关于石墨烯电池的调研报告
石墨烯电池亏电的原因

石墨烯电池亏电的原因石墨烯电池是一种新型的电池技术,具有高能量密度、快速充电和长寿命等优势。
然而,石墨烯电池也存在着亏电的问题,即电池在使用过程中电量消耗过快。
本文将从几个方面探讨石墨烯电池亏电的原因。
石墨烯电池亏电的原因之一是内阻过大。
内阻是电池中电流通过时所遇到的阻力,阻碍了电池的充放电效率。
石墨烯电池由于其独特的结构,内部电池材料之间的接触面积较小,导致电池内阻较大。
内阻的增加会导致电池充放电时产生较大的能量损耗,从而造成电池亏电。
石墨烯电池亏电的原因之二是电池的自放电。
自放电是指电池在不连接外部电路的情况下自行消耗电能的现象。
石墨烯电池由于其高能量密度的特性,在长时间存储或不使用的情况下,电池内部的化学反应仍然会发生,从而导致电池的自放电现象加剧,造成电池亏电。
石墨烯电池亏电的原因之三是电池的温度过高。
电池在工作过程中会产生一定的热量,如果电池无法有效散热,温度会升高。
石墨烯电池由于其高能量密度和高功率特性,往往会产生较大的热量。
当温度超过电池的额定工作温度范围时,电池内部的化学反应会加速,导致电池亏电速度加快。
石墨烯电池亏电的原因之四是电池的循环次数限制。
石墨烯电池的寿命往往与电池的循环次数有关。
电池循环次数过多会导致电池内部材料的结构破坏和损耗,从而加速电池的亏电速度。
虽然石墨烯电池具有较长的循环寿命,但仍然存在循环次数限制的问题。
石墨烯电池亏电的原因之五是电池的设计和制造问题。
石墨烯电池的设计和制造过程中可能存在一些缺陷或不完善之处,例如电池内部材料的选择、电池包装的质量等。
这些问题可能会导致电池在使用过程中出现能量损耗或电量不稳定的情况,进而导致电池亏电。
石墨烯电池亏电的原因主要包括内阻过大、自放电、温度过高、循环次数限制以及设计和制造问题。
针对这些问题,可以通过优化电池结构和材料、改进电池制造工艺、控制电池温度等手段来降低电池的亏电速度,提高电池的使用效率和寿命。
未来随着科技的不断进步,相信石墨烯电池在亏电问题上会有更好的解决方案出现。
石墨烯及其在锂电池领域的应用2017报告资料

流体剪切剥离
石墨烯
通过气体膨胀剥离法生产石墨烯纳米片
产量:100 吨/年 纯度:>99wt% (碳含量) 厚度:2-10 nm 直径:5-20μm (可调节) 密度:0.25g/cm3 体积电阻率:4*10-4 ohm.cm 方阻:100-300Ω/□
技术创新性与先进性
In this work, a supercritical CO2 exfoliation method is used to prepare graphene powder with layer number in the range of 1-10 in large scale. The advantages of this method are environmentally-friendly and the graphene with less defects.
钴价格昂贵 电解质相容 较差,放 全性能差,生产
性差
电电压低 技术门槛高
三种动力用正极性能比较
正极材料 能量密度 安全 循环寿命 成本
高低温性能
锰酸锂
居中
较好
一般
最低 高温下最稳定
三元材料
最高
一般
一般
最高
容易热分解
磷酸铁锂
最低
最好
好
居中
低温性能差
目前镍钴锰三元材料主要仍是和钴酸锂、锰酸锂等掺杂使用于手机、平板电 脑及小 型动力电池领域,未来的市场份额预计将进一步提高,新能源汽车 领域将成为其主要市场之一,而钴酸锂的市场份额将减少。
机动车尾气排放已成为大气污染重要来源!
锂电池的研究现状
锂电池的正极材料研究现状
石墨烯电池的原理及应用

石墨烯电池的原理及应用1. 石墨烯电池的原理石墨烯电池是一种新型电池技术,利用石墨烯材料作为电池的电极材料。
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料,具有优异的导电性、化学稳定性和机械强度。
石墨烯电池的原理主要包括电解质层、阳极和阴极。
1.1 电解质层电解质层是石墨烯电池中起到离子传导作用的层。
常用的电解质层材料有液态电解质和固态电解质。
液态电解质可以提供更好的离子传输性能,但同时也存在安全性和稳定性的问题。
固态电解质具有更好的稳定性和安全性,但离子传输性能较差。
选择合适的电解质材料对石墨烯电池的性能和应用至关重要。
1.2 阳极阳极是石墨烯电池中的正极。
石墨烯材料的优异导电性和高比表面积使得石墨烯阳极能够有效储存和释放电荷。
石墨烯阳极能够提高电池的能量密度和循环寿命,提高电池的性能。
1.3 阴极阴极是石墨烯电池中的负极。
常用的阴极材料有锂离子储能材料,例如氧化钴、氧化镍等。
阴极材料的选择对电池的能量密度和循环寿命有很大影响。
石墨烯材料能够提高阴极材料的电化学性能,提高电池的效率和循环寿命。
2. 石墨烯电池的应用石墨烯电池由于其优异的特性被广泛应用于各个领域,以下列举了几个主要的应用领域:2.1 储能领域石墨烯电池在储能领域中具有很高的应用价值。
其高能量密度、快速充放电和长循环寿命的特点使得石墨烯电池成为理想的储能解决方案。
石墨烯电池在电动车、手机、笔记本电脑等电子产品中得到广泛应用。
2.2 环保领域石墨烯电池在环保领域中也起到了重要的作用。
石墨烯材料具有良好的耐腐蚀性和高导电性,可以用于制备高效的环保传感器。
利用石墨烯电池可以检测和监测空气质量、水质污染等环境指标,对环境保护和监测起到积极的推动作用。
2.3 生命科学领域石墨烯电池在生命科学领域中也有广泛应用。
石墨烯材料具有高度的生物相容性和生物稳定性,可以用于制备高灵敏度的生物传感器。
利用石墨烯电池可以实现生物分子的检测和分析,提高生物医学诊断和治疗的效率。
锂离子电池石墨烯电池

锂离子电池石墨烯电池
锂离子电池是目前应用最广泛的电池之一,其高能量密度和长寿命使其成为电动汽车、智能手机等电子产品的首选电池。
而石墨烯作为一种新型材料,具有优异的导电性、热导性和机械性能,被广泛应用于电池领域。
因此,锂离子电池石墨烯电池的研究和应用备受关注。
石墨烯作为锂离子电池的电极材料,具有很多优势。
首先,石墨烯具有极高的比表面积,可以提高电极的容量和充放电速率。
其次,石墨烯具有优异的导电性和热导性,可以提高电池的能量转换效率和散热性能。
此外,石墨烯还具有很好的机械性能和化学稳定性,可以提高电池的循环寿命和安全性能。
石墨烯已经成功应用于锂离子电池的正极和负极材料中。
在正极材料方面,石墨烯可以作为锂离子电池的导电剂,提高正极材料的导电性和充放电速率。
在负极材料方面,石墨烯可以作为锂离子电池的包覆材料,提高负极材料的稳定性和循环寿命。
除了应用于锂离子电池的电极材料中,石墨烯还可以作为锂离子电池的电解质添加剂。
石墨烯可以提高电解质的导电性和稳定性,从而提高电池的能量转换效率和循环寿命。
锂离子电池石墨烯电池的研究和应用具有广阔的前景。
随着石墨烯制备技术的不断发展和完善,石墨烯电池的性能将会不断提高,为
电动汽车、智能手机等电子产品的发展提供更加可靠和高效的能源支持。
浅谈石墨烯等新概念电池的利弊

浅谈石墨烯等新概念电池的利弊自从纯电动汽车成为新能源汽车市场焦点之后,其供应链上游的动力电池在研发速度上也在不断加快。
续驶能力3000公里且零排放的铝空气电池、一次加注只需3分钟的氢燃料电池、创新电池结构的半固态锂电池、耐低温降污染的晶胶电池等,都是新概念电池研发端的“新宠”。
就连专注电子产品的苹果公司,也试图在纯电动汽车的电池研发方面分一杯羹……在业界看来,似乎传统电池面临“革命”的时刻,已随时可期。
然而,前沿新技术的不断推陈出新,距离推动整个电池行业的革命依旧需要时间的积累。
新概念新在何处目前,电池续驶里程不足一直掣肘着电动汽车的发展。
各电池厂商纷纷在续驶里程、充电时间、电池成本上大做文章,希望取得巨大飞跃。
作为“反锂电先锋”的金属空气电池,以其能量密度大、续驶能力强,成为时下业内讨论的焦点之一。
铝空气电池放电原理是电池中的金属铝与空气中的氧气和添加的水发生化学反应,使铝变成氧化铝,从而释放出能量。
这弥补了传统锂电池在能量密度上的缺陷。
当前,即便是续驶能力最长的特斯拉,其最高续驶里程只能达到500公里,而据了解,铝空气电池的理论能量密度为8100Wh/Kg,美国铝业公司与以色列Phinergy公司于去年展示了最新的铝空气电池技术,电池重量约为100公斤,储存了可行驶3000公里的足够电量,是特斯拉续驶里程的6倍。
除上述在金属材料上下工夫的电池厂商,另一方则将目光投注在燃料电池上:一次燃料加注仅3分钟,续驶里程超过500公里,百公里加速10秒……随着丰田Mirai 氢燃料电池车在今年上海车展亮相后,氢燃料电池技术成为热议焦点,甚至被认为是汽油燃料的理想替代物。
该电池的工作原理是氢氧二气经过离子膜发生化学反应释放电能。
燃料电池的化学能理论转换效率可达100%,实际效率约为70%,是普通内燃机2倍多。
同时,其化学反应的产物只有水没有二氧化碳。
事实上,在日本政府频繁的支持政策下,丰田、本田公司在氢燃料电池领域已研究了30多年。
石墨烯的研究与应用综述、产业现状

石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料,是最薄的二维材料,单层的厚度仅0.335nm。
石墨烯可塑性极大,是构建其他维数碳材料的基本单元,可以包裹成零维的富勒烯结构,卷曲成一维的碳纳米管,以及堆垛成三维的石墨等。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史,但直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体,二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯具有一些奇特的物理特性:导电性极强:石墨烯中的电子没有质量,电子的运动速度能够达到光速的1/300,是世界上电阻率最小的材料。
良好的导热性:石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石,单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度,远高于金属中导热系数高的银、铜等。
极好的透光性:石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,并使所有光谱的光均匀地通过。
超高强度:石墨烯被证明是当代最牢固的材料,硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高,却又拥有很好的韧性,可以弯曲。
超大比表面积:石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积),这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。
石墨烯特殊的结构形态,具备目前世界上最硬、最薄的特征,同时具有很强的韧性、导电性和导热性,这些极端特性使其拥有巨大发展空间,应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。
机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法;化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。
微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来,可获得高品质石墨烯,且成本低,但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制,不适合量产;取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯,石墨烯性能令人满意,但往往厚度不均匀;加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯,是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法,但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
石墨作为锂离子电池负极材料的优缺点分析
石墨作为锂离子电池负极材料的优缺点分析随着智能设备、电动汽车等电子产品的不断发展,锂离子电池作为一种重要的蓄电器件已经得到了广泛的应用。
而在锂离子电池中,负极材料是影响电池性能的关键因素之一。
近年来,石墨作为一种锂离子电池负极材料已引起了广泛的关注。
本文将从石墨作为锂离子电池负极材料的优缺点进行分析。
一、石墨作为锂离子电池负极材料的优点1. 成本低廉:石墨作为一种普遍存在的材料,其成本非常低廉,对于大规模商业生产来说,能够有效地控制成本,保证锂离子电池的价格合理。
2. 寿命长:与其他材料相比,石墨的使用寿命相对较长。
石墨能够保持较长时间的电荷和放电周期,因此能够有效地增加电池的使用寿命。
3. 重量轻:石墨具有非常轻的密度,相对于其他材料,石墨的重量非常轻,因此能够有效地改善电池的总重量,提高整个系统的效率。
4. 稳定性好:石墨具有很高的化学稳定性,对于一些化学试剂的侵蚀能力很强。
因此,在锂离子电池中作为负极材料具有良好的稳定性。
5. 循环性能好:由于石墨材料的结构比较稳定,因此能够很好地重复进行电荷与放电过程,在长时间的使用过程中,石墨负极还能够保持良好的性能。
二、石墨作为锂离子电池负极材料的缺点1. 石墨具有很低的比容量:由于石墨的比容量相对较低,放电容量也相对较小,因此在锂离子电池的实际应用中,相对于其他材料,石墨的容量表现不如其他材料。
2. 对锂离子扩散的限制:由于石墨的晶格结构,其微结构比较紧密,限制了锂离子的扩散速度。
当电池需要在短时间内快速充放电时,石墨材料的限制就会显得比较明显。
3. 石墨潜在的危险性:在长时间的使用过程中,经过了多次的充放电过程,石墨材料可能会发生焦化现象,导致石墨的电导率降低,从而对电池性能产生不良影响。
4. 需要保持高纯度:石墨作为电池负极材料,需要很高的纯度,否则会影响电池的实际性能。
因此,石墨材料需要在制备过程中更加严格地控制成分和形貌。
综上所述,虽然石墨在锂离子电池负极材料中拥有许多优点,如成本低、稳定性好等等,但其也存在不少缺点,如比容量低、对锂离子扩散的限制等等。
石墨烯在能源领域的应用
石墨烯在能源领域的应用石墨烯作为一种新型的碳材料,具有独特的结构和优异的性能,在能源领域具有广泛的应用前景。
石墨烯具有高导电性、高热导性、高强度、高柔韧性等特点,使其成为研究热点之一。
本文将从石墨烯在太阳能、储能、传感器等方面的应用进行探讨。
一、石墨烯在太阳能领域的应用1.1 石墨烯作为光伏材料石墨烯具有优异的光电特性,可以作为光伏材料应用于太阳能电池中。
石墨烯的高导电性和光吸收性能使其能够有效转换光能为电能,提高光伏电池的转换效率。
石墨烯的柔韧性和轻薄性也使其可以制备成柔性太阳能电池,适用于各种曲面和移动设备。
1.2 石墨烯增强的太阳能光热材料石墨烯与其他材料复合可以制备出具有优异光热性能的材料,用于太阳能集热器等领域。
石墨烯的高热导性和稳定性使其能够提高光热材料的传热效率和耐高温性能,有望推动太阳能热利用技术的发展。
二、石墨烯在储能领域的应用2.1 石墨烯超级电容器石墨烯作为电容器电极材料,具有高比表面积和优异的导电性能,可以制备出高性能的超级电容器。
石墨烯超级电容器具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命等优点,可用于储能系统、电动汽车等领域,为能源存储提供可靠解决方案。
2.2 石墨烯锂离子电池石墨烯作为锂离子电池的电极材料,具有高电导率和优异的化学稳定性,可以提高电池的充放电速率和循环寿命。
石墨烯锂离子电池具有高能量密度和安全性,是下一代高性能电池的重要发展方向。
三、石墨烯在传感器领域的应用3.1 石墨烯气体传感器石墨烯具有高灵敏度和快速响应特性,可以用于制备气体传感器,检测环境中的有害气体。
石墨烯气体传感器具有高灵敏度、高选择性和快速响应的优点,可以应用于环境监测、工业安全等领域。
3.2 石墨烯生物传感器石墨烯具有大量的官能团结合位点,可以用于制备生物传感器,检测生物分子的存在和浓度。
石墨烯生物传感器具有高灵敏度、高特异性和快速响应的特点,可以应用于生物医学诊断、食品安全检测等领域。
综上所述,石墨烯在能源领域的应用具有广阔的前景和重要意义。
石墨烯材料在锂离子电池中的应用
石墨烯材料在锂离子电池中的应用【摘要】石墨烯是一种具有单层碳原子排列的二维材料,具有优异的导电性和导热性。
锂离子电池是目前广泛应用于电子产品和电动车中的能量存储设备。
石墨烯在锂离子电池中可以提高电池的性能、循环寿命和安全性。
最新研究成果表明,石墨烯可以有效提高电池的能量密度和充放电速率。
未来,石墨烯在锂离子电池中的应用仍有很大潜力,可以进一步改善电池的性能和稳定性。
石墨烯材料在锂离子电池中具有重要的应用前景,对未来电池技术的发展将产生重要影响。
.【关键词】石墨烯材料、锂离子电池、电池性能、循环寿命、安全性、研究成果、发展方向、重要性、应用前景、技术发展、影响。
1. 引言1.1 什么是石墨烯材料石墨烯是一种由碳原子单层构成的二维材料,具有独特的结构和性质。
其结构类似于蜂窝状排列的碳原子,形成了一个具有极高强度和导电性的结构。
石墨烯的厚度仅为一个原子层,因此被认为是目前已知最薄的材料之一。
由于其独特的二维结构,石墨烯表现出许多非常特殊的性质,如超高的电导率、热导率和机械强度。
石墨烯还具有很高的表面积和可调控的化学性质,使其成为研究和应用领域的热门材料。
石墨烯的发现和研究在2004年由诺贝尔奖得主安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃索洛夫领导的团队首次成功剥离出石墨烯单层,并证实了其独特性质。
自此以后,石墨烯材料在各个领域的应用研究得到了快速发展,特别是在电子学、光学、能源储存等领域展现出了广阔的应用前景。
在能源存储和转换领域,石墨烯材料的应用已经引起了越来越多的关注,特别是在锂离子电池中的应用潜力备受瞩目。
1.2 什么是锂离子电池锂离子电池是一种以锂离子作为电荷载体的可充电电池。
它是一种高效、轻便的能量存储设备,常见于我们生活中的移动设备如手机、笔记本电脑等。
锂离子电池的工作原理是通过锂离子在正极和负极之间来回移动,从而释放能量或者吸收能量。
在充电过程中,锂离子从正极向负极移动,电池储存能量;在放电过程中,锂离子从负极向正极移动,释放能量驱动设备运行。
石墨烯的研究现状与发展趋势展望
石墨烯的研究现状与发展趋势展望摘要:石墨烯被称之为是神奇材料和万能材料,作为一种产生于新时代的新型材料,其本身具有着不容替代的电学、力学以及光学性能。
为此,本篇文章主要分析了石墨烯在国内外的研究现状,并对其未来的应用与发展趋势做出了展望。
关键词:石墨烯;研究发展;发展趋势一、前言碳材料在人类的发展进程中起到了重要的作用,作为一种十分常见且应用频率较高的材料,碳家族不仅仅有世界上硬度最高的金刚石,同时也有柔韧性极好的石墨烯。
目前石墨烯在世界范围内得到了高度的重视,由于其本身具有着较强的导电、导热性能,同时还拥有着高强度、高机械性以及超薄等优点,因此无论是在当下还是在未来均有着十分广阔的发展前景。
二、石墨烯国内外研究现状(一)国外鉴于石墨烯具有着如此之多的优良性能,因此世界各国都积极投入到了对石墨烯技术和产业化发展的研究之中。
其中,美国、日本等发达国家已经取得了阶段性的研究成果,并在各大企业中投入应用,例如IBM与三星公司均在利用石墨烯来生产电子产品。
整体而言,石墨烯技术在国际领域中已经发展的相对成熟,并且在多个行业中都有着较为深入的应用,逐渐呈现出了领先地位。
自2013年开始,有关于石墨烯的23个项目逐渐进入到大众视野,欧盟正式对外宣布,在未来十年将会投入10亿欧元和100个研究团队来进行石墨烯技术开发。
在美国,有多达三百多项的石墨烯研发项目正在积极进行,基本每项的投资额度均在10~50万美元。
通过初步了解可知,美国所研发的石墨烯技术重点倾向于体积更小且运行速度更快的电子器件。
而日本对于石墨烯行业的研究投入则更大,国家政府不仅大力支持相关企业与教育机构的研发工作,同时还在行业内投入了大量的研究资金。
其中索尼公司也在积极研究石墨烯薄膜技术,研究成果令人期待。
(二)国内相较于发达国家而言,我国对石墨烯技术的研究也并不落后。
早在2009年,中国科学院就已经正式推出了“石墨烯研究专项”,国家政府不仅给予了这一科研项目以强大的资金与政策支持,科技部也鼓励诸多企业和个人加入到石墨烯的研究队伍中,在很短的时时间内,便在石墨烯领域取得诸多进展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
关于石墨烯电池的调研报告 0引言 《世界报》的一则关于西班牙Graphenano公司同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池的消息,引起了世界各地的转发与评论,该消息称石墨烯聚合材料电池能够提给电动车1000公里的续航能力,而其充电时间不到8分钟。为调查此消息的真实性与石墨烯聚合材料电池的可行性,于是检索、收集了大量的资料,并总结做出了自己的调查结果。 1石墨烯简介 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因「在二维石墨烯材料的开创性实验」为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达KmW/5300,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过
sVcm/215000,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约m810,比铜或银更低,
为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
特斯拉CEO马斯克近目在接受英国汽车杂志采访时表示,正在研究高性能电池,特斯拉电动车的续行里程很快将能达到800公里,比目前增长近70%。其表示,特斯拉始终致力于打造纯电动汽车,将继续革新电池技术,不考虑造混合动力车。特斯拉Model3电动汽车的续行里程有望达N320公里,售价约为3.5万美元。[]《功能材料信息》 2014年第11卷第4期 56-56页据悉,石墨烯兼具高强度、高导电性、柔韧性等优点,应用于锂电池负极材料后,可大幅度提高其电容量和大倍率充放电性能 ,或成特斯拉电池的理想材料。 特斯拉研究高能电池石墨烯或为理想材料
这项新技术的核心在于,新型多孔石墨烯材料含有巨大的内部表面区域,因此能实现在极短时间内充电。所充电能量与普通锂电池的电能量相当。更重要的是,石墨烯电池电极在经过1万次充放电之后。能量密度并未出现明显损失。
这种多孔石墨烯材料的超级电容,还可以为电动车节省大量的能量"如今,电动车的电能浪费现象仍旧普遍存在"
1新闻方面 首先,我从网上搜索了相关的新闻,包括ZOL新闻中心科技频道的“石墨烯电池或将引领改革:充电10分钟跑1000公里”说道“这项突破性研究,为人类认知石墨烯等材料特性带来全新发现,并有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性的进步”;21世纪经济报道的“中国2015年量产石墨烯锂电池或颠覆电动车行业”说道“2014年12月初,西方媒体报道,西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池,一次充电时间只需8分钟,可行驶1000公里。它被石墨烯研究者称做‘超级电池’”并且中国石墨烯产业技术战略联盟秘书长李义春12月24日对21世纪经济报道记者称“我们现在还在了解情况,正在求证西班牙这种电池的具体情况,如果确认是这样的,那确实是革命性的变化出来了”;东莞市锂辉电池科技有限公司的一篇文章“解读美国Envia公司的新星画皮”更是揭露了“在Envia事件里,人性的贪婪自私和虚伪都暴露得淋漓尽致”;另外还查看了相关论坛,评论者对这则新闻的真实性表示怀疑,比如“8分钟?输入端至少得1000A,普通住宅都是32A的电,很多老旧小区才10A,而且1000A需要的线难以想象”,但也不乏有支持者“理论到实践再到应用于社会,这只是一个时间上的问题”。对于这则爆炸性的新闻的真实性我们无法真实,但是其可行性对石墨烯研究者以及电池研发者们确实提供了一个研究方向。
IT之家的一则消息,“使用石墨烯:5分钟即可充满电的超级充电宝”,此超级电容是由石墨烯作为最重要的组成材料而制成的。但由于它是一个超级电容,因此Zap&Go在充满电后电量会慢慢流失,大约3天损失20%的电量。作为急需之用,其发展前景还是很大的。
锂电池传统制造强国是日本和韩国,在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机,韩国科学家早在去年11月就宣布,最新发明的石墨烯超级手机电池,可存储与传统电池等量的电量,但充电时间只需16秒。
李义春介绍说,目前国内对石墨烯电池的研究进展顺利,一些高校研发团队和深圳的企业进行合作,研究已经进入了中试阶段,“预计2015年上半年就可能实现量产,性能会有很多提升。比如可以在不增加多少成本前提下,增加锂电池的充放电次数,提高电池安全性等。” 不过,据石墨烯电池研究人士透露,目前国内主要研究的是石墨烯运用到锂电池上,而非全新体系的“超级电池”,所以国内技术和超级电池有一定差距。国家相关部门对此很重视,2015年出台的“十三五”新材料规划可能将石墨烯纳入其中。[]中国粉体工业
2文献方面 为证实其可行性,于是我查阅了大量相关的文献并对文献内容进行了分析与整理。
特斯拉聚焦下一代电池革新石墨烯材料或成行业突破方向 公开资料显示,近年来石墨烯等新型负极材料的研发与应用,开始受到业内的关注。石墨烯 是一种新型材料,是已知材料中最薄的一种。由于它的电阻率低,电子迁移的速度极快,表面积大和电性能良好,被科学家认为是锂离子电池的理想电极材料。 研究证明,将石墨烯应用于锂离子电池负极材料中,可以大幅度提高负极材料的电容量和大 倍率充放电性能。石墨烯可阻止复合材料中纳米粒子的团聚,缓解充放电过程中的体积效应,延长材料的循环寿命。粒子在石墨烯表面的附着,可减少材料形成SEI膜过程中与电解反应的能量损失。 刘重才,陈晓力.上海证券报2014-07-23
香港理工大学的研究人员声称,他们研制成功一种新型的只依靠周围环境热量运行的石墨烯电池。据说该装置能捕捉溶液中的离子热能,并将其转换成电能。 由于电子在石墨烯中以极高的速度运动,它们在碳基材料中的运动速度显然要比在离子溶液中快得多。因此,被释放的电子自然更倾向于穿过石墨烯电路而不是溶液。这就是该装置产生电压的原理
将所制备的材料作为锂离子电池负极材料,用恒流充放电测试、循环伏安法、交流阻抗法等电化学测试手段综合考察了材料的电化学性能。结果表明,所制备的材料表现出了良好的电化学性能,包含石墨烯的纳米复合结构材料能够提供缓冲层有效缓解活性材料的体积膨胀,防止活性材料粉化团聚,进而提供良好的电子接触性,延长电极材料的循环寿命。
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用 (摘要)1.在负极复合材料中,石墨烯不仅可以缓冲材料在充放电过程中的体积效应,还可以形成导电网络提升复合材料的导电性能,提高材料的倍率性能和循环寿命。通过优化复合材料的微观结构,例如夹层结构或石墨烯片层包覆结构,可进一步提高材料的电化学性能。在正极复合材料中,石墨烯形成的连续三维导电网络可有效提高复合材料的电子及离子传输能力。此外,相比于传统导电添加剂,石墨烯导电剂的优势在于能用较少的添加量,达到更加优异的电化学性能。石墨烯可以更广泛地应用于改性其他负极材料,制备出电化学性能更加优异的石墨烯复合材料。 1.石墨烯在负极材料中的应用 石墨烯作为负极材料的电化学性能在2003年已有理论方面的研究。相比于其他碳,石墨材 料,石墨烯是以单片层单原子厚度的碳原子无序松散聚集形成,这种结构有利于锂离子的插入,在片层双面都能储存锂离子,形成Li2C6结构理论容量(744mAh/g)明显提高。研究者进一步通过分子轨道理论计算发现0.7nm石墨片层间距是储锂的最佳层间距。此时锂离子以双层形式存储在石墨片层结构的空穴中,这种层间距也能有效防止电解质进入片层间,发生形成SEI膜的不可逆反应。同时,石墨烯自然形成的皱褶表面也为锂离子提供了额外的存储空穴。因此,石墨烯的微观形貌和结构很大程度上决定了石墨烯作为锂离子电池负极材料的电化学性能。 1.1石墨烯改性负极材料 石墨烯可以更广泛地应用于改性其他负极材料,制备出电化学性能更加优异的石墨烯复合材料。石墨烯复合材料的制备关键是使纳米颗粒均一分散在单层或多层石墨烯表面及层间其改性效果的好坏主要取决于两种材料的混合或复合效果。以下分别分析和评述石墨烯在不同负极材料中的改性效果,以及不同石墨烯的掺杂方法对这些材料电化学性能的改善。
王等提出通过碳包覆合金-石墨烯复合材料以进一步改善纳米合金颗粒与石墨烯之间的导电性能。获得的Sn-Sb合金纳米颗粒-氧化石墨烯在C2H2的气氛中以5000C烧制2h氧化石墨烯被还原,Sn-Sb合金作为催化剂促进C2H2的分解,在Sn-Sb纳米颗粒外形成碳包覆,碳包覆层厚度在5-10nm。这层包覆能有效控制金属在充放电过程时的体积收缩膨胀效应,同时,碳的导电性能增强了金属和石墨烯之间的电子传输能力。碳包覆后的Sn-Sb石墨烯复合材料的循环性能和倍率性能明显提高。在2C和5C倍率充放电下,脱锂比容量能分别稳定保持在660-700mAh/g和400-450mAh/g。相比于Sn-Sb/石墨烯复合材料的金属纳米颗粒(5-10nm),虽然碳包覆后的金属纳米颗粒变大(50-150nm),但材料的循环稳定性因碳包覆的作用有了明显提高,证明控制纳米颗粒的尺寸不是获得良好稳定性的唯一途径。
在制备石墨烯复合材料时不能为了提高材料的容量一味增加有更高理论容量的金属纳米颗